Question

5．小明用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材，探究凸透镜成像的规律．

（1）测焦距：如甲图所示，让一束平行光正对着凸透镜，移动光屏，直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑．由此可得出该凸透镜的焦距为10.0cm；
（2）如乙图所示，把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度上，其目的是使像成在光屏中央．
（3）实验中要观察虚像，眼睛应在光屏（选填“光屏”或“蜡烛”）这一侧，逆着（选填“顺着”或“逆着”）折射光线看过去．
（4）实验中，当蜡烛距凸透镜的距离为35cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰倒立、缩小（选填“放大”或“缩小”）的实像．若对换蜡烛和光屏的位置，光屏上仍能得到一个清晰的像，据此原理，人们制成的光学仪器是投影仪（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）．
（5）随后他将蜡烛移动到距离凸透镜10cm的位置，发现无论如何移动光屏都不能得到像．小明由此得出：“当物体位于凸透镜的焦点时，凸透镜不能成像”的结论．你认为通过这一过程得到的结论是否可信？否（选填“是”或“否”），理由是：仅根据一次实验得出结论存在偶然性．
（6）小明在某次实验中，将蜡烛和凸透镜位置固定，发现无论怎样移动光屏，光屏上始终呈现一个大小不变的圆形光斑，其原因是蜡烛处在焦点位置．
（7）如乙图所示，小明把凸透镜换成焦距为30cm的，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，发现无论怎样移动光屏，光屏上都得不到一个清晰的像，其原因是光具座太短．
（8）随着实验的进行，由于蜡烛燃烧后变短，小明发现蜡烛的像成在了光屏的上侧，为了使烛焰的像能呈现在光屏中央，他可以将凸透镜适当往下（选填“上”或“下”）调．

Answer 1

分析 （1）焦距是从焦点到凸透镜的距离；
（2）为使像成在光光屏中央，应把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度上；
（3）物距小于焦距时，成正立放大的虚像，像与物在同侧，据此分析；
（4）物距大于2f，凸透镜成倒立缩小的实像，像距处于f和2f之间；
物距处于f和2f之间，凸透镜成倒立放大的实像，像距大于2f，幻灯机或投影仪都是根据这个原理制成的；
（5）为得出普遍性规律，应选用不同焦距的凸透镜进行实验；
（6）凸透镜对光的作用，知道从焦点发出的光，经凸透镜后平行于主光轴．
（7）由图求出物距，换成焦距为30cm的，根据凸透镜成像情况，确定像距的位置；
（8）为使像呈现在光屏上，烛焰、凸透镜、光屏中心在同一高度上．

解答 解：
（1）焦距是从焦点到凸透镜光心的距离，由图知，该凸透镜的焦距f=40.0cm-30.0cm=10.0cm；
（2）把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度上，其目的是使像成在光屏中央；
（3）当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，像与物在凸透镜的同侧，实验中要观察虚像，眼睛应在光屏这一侧，逆着折射光线看过去；
（4）蜡烛距凸透镜的距离为35cm，则物距大于2f，则可在光屏上得到倒立、缩小的实像，此时像距处于f和2f之间；
若对换蜡烛和光屏的位置，此时物距处于f和2f之间，凸透镜成倒立、放大的实像，幻灯机或投影仪都是根据这个原理制成的；
（5）小明只通过一次实验得出结论，结论具有片面性和偶然性，应换用不同焦距的凸透镜进行多次实验；
（6）若将蜡烛放在焦点处，则发出的光经凸透镜后，平行于主光轴，则在光屏上会呈现一个大小不变的圆形光斑；
（7）把凸透镜换成焦距为30cm的，物距为50.0cm-15.0cm=35.0cm，物距大于1倍焦距小于2倍焦距，而像距大于2f=60cm，也就是说清晰的像在“110cm”后面，即因为光具座太短，所以在光屏上无法成清晰的实像．
（8）随着实验的进行，由于蜡烛燃烧后变短，小明发现蜡烛的像成在了光屏的上侧，为了使烛焰的像能呈现在光屏中央，他可以将凸透镜适当往下调．
故答案为：（1）10.0； （2）高度；  光屏中央； （3）光屏；  逆着； （4）缩小； 投影仪；（5）否；仅根据一次实验得出结论存在偶然性；（6）蜡烛处在焦点位置；（7）光具座太短； （8）下．

点评 本题探究凸透镜成像的规律，考查焦距测量、凸透镜成像的规律的运用、归纳法及器材的调试，涉及知识点多，综合性强．